(57)【要約】【課題】  比較的容易な構成で高解像度画像の形成や画像形成の高速化を図るとともに、ヘッドの低コスト化を図る。【解決手段】  噴射するインク液滴の飛翔軌道が交差するインク噴射部１４ａ，１４ｂを備え、噴射部１４ａ，１４ｂから噴射したインク液滴が衝突するように噴射タイミングを制御するとともに、記録媒体上の異なる位置（Ａ〜Ｅ）に合体インク液滴が着弾するように噴射部１４ａ，１４ｂから噴射されるインク液滴の数を制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を噴射可能な第１の噴射部と、
前記第１の噴射部から噴射される液滴の飛翔軌道と空中で交差する飛翔軌道を有する液滴を噴射可能な第２の噴射部と、
前記第１の噴射部から噴射される一又は複数の液滴と、前記第２の噴射部から噴射される一又は複数の液滴とが空中で衝突して合体液滴が形成されるように、前記第１及び第２の噴射部からの液滴噴射タイミング及び液滴噴射速度の少なくとも一方を制御するための噴射制御手段と、
前記第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の数を制御することによって、前記第１の噴射部からの液滴数と前記第２の噴射部からの液滴数とに応じて記録媒体上の異なる位置に前記合体液滴を着弾させるための液滴数制御手段とを備えていることを特徴とする液滴噴射装置。
【請求項２】
前記噴射制御手段は、前記第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の噴射速度を変更することによって、前記合体液滴の着弾位置を微調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
【請求項３】
前記噴射制御手段は、前記第１及び第２の噴射部が複数の液滴を噴射するとき、噴射された液滴の噴射速度を、その前に噴射された液滴の噴射速度よりも速くすることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴噴射装置。
【請求項４】
前記噴射制御手段は、各パルスの立ち上がりの間隔又は立ち下がりの間隔が２ＡＬ（Acoustic Length）と等しいパルス列信号を前記第１及び第２の噴射部に供給することを特徴とする請求項３に記載の液滴噴射装置。
【請求項５】
前記噴射制御手段は、各パルスの幅と間隔がＡＬ（Acoustic Length）と等しいパルス列信号を前記第１及び第２の噴射部に供給することを特徴とする請求項３に記載の液滴噴射装置。
【請求項６】
前記噴射制御手段は、各パルスに対応した液滴噴射速度が次第に増加するように互いにパルス幅の異なる複数のパルスを含むパルス列信号を前記第１及び第２の噴射部に供給することを特徴とする請求項３に記載の液滴噴射装置。
【請求項７】
前記噴射制御手段は、各パルスの幅が前記ＡＬに徐々に近づくように段階的に増加又は減少するパルス列信号を前記第１及び第２の噴射部に供給することを特徴とする請求項６に記載の液滴噴射装置。
【請求項８】
前記噴射制御手段は、各パルスの波高値が次第に増加するようなパルス列信号を前記第１及び第２の噴射部に供給することを特徴とする請求項３に記載の液滴噴射装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の体積が略一定であり、
前記液滴数制御手段は、前記合体液滴が着弾位置に拘わらず略同じ体積を有するように、前記第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の数を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の体積が略一定であり、
前記液滴数制御手段は、前記合体液滴が着弾位置に拘わらず任意の体積を有するように、前記第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の数を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
【請求項１１】
前記合体液滴が着弾位置に拘わらず同じ体積を有するように、前記第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の体積を制御する液滴体積制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
【請求項１２】
前記合体液滴が着弾位置に拘わらず任意の体積を有するように、前記第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の体積を制御する液滴体積制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
【請求項１３】
前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部の対を複数備えており、
前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部が、液滴噴射口及び前記液滴噴射口に連通した液滴室をそれぞれ含んでおり、
複数の前記液滴噴射口が一方向に配列されていると共に、対を構成する前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部の前記液滴室が、複数の前記液滴噴射口を結ぶ前記一方向に延在する第１の直線によって隔てられた２つの領域にそれぞれ１つずつ配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
【請求項１４】
対を構成する前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部に係る２つの前記液滴室を結ぶ直線が第２の直線が前記第１の直線と実質的に直交していることを特徴とする請求項１３に記載の液滴噴射装置。
【請求項１５】
前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部の対を複数備えており、
前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部が、液滴噴射口及び前記液滴噴射口に連通した液滴室をそれぞれ含んでおり、
複数の前記液滴噴射口が一方向に配列されていると共に、前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部に係る２つの前記液滴室が、前記液滴噴射口からの液滴噴射方向に関して、少なくとも一部において重なり合うように配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被記録媒体に液滴を噴射する液滴噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、階調コントロールされたインク液滴を、ヘッドに配置されているノズルから噴射することにより被印刷媒体に対して印刷を施すことができる。特に圧電素子を用いて発生させた圧力でインク液滴を噴出させるヘッドは精密な制御が可能であるとともに耐久性にも優れており、広く採用されている。このようなインクジェットプリンタでは、高解像度印刷を実現するため、被印刷媒体上でノズルが配置されたヘッドを何度も往復させるシリアルヘッドや、必要な解像度に対応するだけのノズルが配置されたラインヘッド等が用いられている。しかしながらシリアルヘッドの場合には、ヘッドを何度も往復させる必要があるため印刷速度が低下するという問題があり、ラインヘッドの場合には、ヘッドに配置されるノズルの数が膨大になるため、ヘッドの製作コストが高くなるという問題がある。
【０００３】
そこで２つのノズルを並べて配置し、各ノズルからインク液滴を１個ずつ噴射し、ノズル毎にインク液滴の噴射タイミング、噴射速度等を制御することにより、２つのノズルから噴射させたインク液滴を空中で衝突させ、衝突して一体となったインク液滴を所望の位置に着弾させる技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−１８５１５９号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術によると、少ないノズルで多くの位置にインク液滴を着弾させることができるため、例えばシリアルヘッドの場合には、シリアルヘッドの往復回数を減らすことにより印刷速度を上げることができる。また、ラインヘッドの場合には、ノズルの数を減らすことができるため、低コスト化を図ることができる。しかしながら、ノズルから噴射されるインク液滴の速度等の調整という非常に精密な制御が要求されるため、制御機構が複雑になるとともに、制御範囲にも限界がある。
【０００６】
そこで、本発明は比較的容易な構成で高解像度画像の形成や画像形成の高速化を図るとともに、ヘッドの低コスト化を図ることができる液滴噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の液滴噴射装置は、液滴を噴射可能な第１の噴射部と、第１の噴射部から噴射される液滴の飛翔軌道と空中で交差する飛翔軌道を有する液滴を噴射可能な第２の噴射部と、第１の噴射部から噴射される一又は複数の液滴と、第２の噴射部から噴射される一又は複数の液滴とが空中で衝突して合体液滴が形成されるように、第１及び第２の噴射部からの液滴噴射タイミング及び液滴噴射速度の少なくとも一方を制御するための噴射制御手段と、第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の数を制御することによって、第１の噴射部からの液滴数と第２の噴射部からの液滴数とに応じて記録媒体上の異なる位置に合体液滴を着弾させるための液滴数制御手段とを備えている。
【０００８】
この液滴噴射装置によると、２つの噴射部から噴射される液滴数を制御するという比較的簡単な構成で、高解像度画像を形成することが可能になる。特に第１及び第２の噴射部が媒体に対して相対移動しないラインヘッドとした場合には、噴射部を高集積しなくても高解像度画像を形成できるので、ヘッドの低コスト化を図ることができる。また、第１及び第２の噴射部が主走査方向に移動するシリアルヘッドとした場合には、ヘッドを支持するキャリッジの往復回数を減らすことができるために、画像形成の高速化を図ることが可能になる。
【０００９】
本発明において、噴射制御手段は、第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の噴射速度を変更することによって、合体液滴の着弾位置を微調整することが可能であることが好ましい。これによると、第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の数で決定される位置以外の位置に合体液滴を着弾させることができるため、さらなる高解像度画像を形成することができる。
【００１０】
本発明において、噴射制御手段は、第１及び第２の噴射部が複数の液滴を噴射するとき、噴射された液滴の噴射速度を、その前に噴射された液滴の噴射速度よりも速くすることが好ましい。これによると、第１及び第２の噴射部から噴射された液滴をその前に噴射された液滴に追いつかすことができるため、複数の液滴の全てを高い確率で衝突させることができる。
【００１１】
また、このとき、前記噴射制御手段は、各パルスの立ち上がりの間隔又は立ち下がりの間隔が２ＡＬ（Acoustic Length）と等しいパルス列信号を前記第１及び第２の噴射部に供給してもよい。これによると、第１及び第２の噴射部から液滴を噴射したときの残余圧力波を利用して、液滴速度を簡単に増加させることができる。
【００１２】
また、このとき、前記噴射制御手段は、各パルスの幅と間隔がＡＬ（Acoustic Length）と等しいパルス列信号を前記第１及び第２の噴射部に供給してもよい。これによると、より低い駆動電圧であっても所望の液滴速度を実現することができる。
【００１３】
また、このとき、前記噴射制御手段は、各パルスに対応した液滴噴射速度が次第に増加するように互いにパルス幅の異なる複数のパルスを含むパルス列信号を前記第１及び第２の噴射部に供給してもよい。これによると、パルス幅に応じて液滴速度が変わることを利用して、簡単に液滴速度を増加させることができる。
【００１４】
また、このとき、前記噴射制御手段は、各パルスの幅が前記ＡＬに徐々に近づくように段階的に増加又は減少するパルス列信号を前記第１及び第２の噴射部に供給してもよい。これにより、液滴速度の制御が単純になる。
【００１５】
また、このとき、前記噴射制御手段は、各パルスの波高値が次第に増加するようなパルス列信号を前記第１及び第２の噴射部に供給してもよい。これによると、液滴速度の範囲を広くとることができるので、液滴数が多い場合でも容易に液滴同士を合体させることが可能となる。
【００１６】
本発明において、第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の体積が略一定であり、液滴数制御手段は、合体液滴が着弾位置に拘わらず略同じ体積を有するように、第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の数を制御することが好ましい。これによると、２つの噴射部から噴射される液滴数を制御するという比較的簡単な構成で、濃度ムラのない高画質で高解像度画像を形成することができる。
【００１７】
または、本発明において、第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の体積が略一定であり、液滴数制御手段は、合体液滴が着弾位置に拘わらず任意の体積を有するように、第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の数を制御することが好ましい。これによると、２つの噴射部から噴射される液滴数を制御するという比較的簡単な構成で、階調表現が可能となる。
【００１８】
本発明においては、合体液滴が着弾位置に拘わらず同じ体積を有するように、第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の体積を制御する液滴体積制御手段をさらに備えていてもよい。これによると、濃度ムラのない高画質で高解像度画像を形成することができる。
【００１９】
または、本発明においては、合体液滴が着弾位置に拘わらず任意の体積を有するように、第１及び第２の噴射部から噴射される液滴の体積を制御する液滴体積制御手段をさらに備えていてもよい。これによると、インク液滴の体積を制御することにより、細やかな階調表現が可能となる。
【００２０】
本発明において、前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部の対を複数備えており、前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部が、液滴噴射口及び前記液滴噴射口に連通した液滴室をそれぞれ含んでおり、複数の前記液滴噴射口が一方向に配列されていると共に、対を構成する前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部の前記液滴室が、複数の前記液滴噴射口を結ぶ前記一方向に延在する第１の直線によって隔てられた２つの領域にそれぞれ１つずつ配置されていることが好ましい。これによると、液滴室の大きさに制限されることなく、液滴噴射口を一方向に沿ってより小さいピッチで配列することができる。
【００２１】
また、このとき、対を構成する前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部に係る２つの前記液滴室を結ぶ直線が第２の直線が前記第１の直線と実質的に直交していることが好ましい。これによると、一方向における液滴噴射口のピッチをさらに小さくすることができる。
【００２２】
または、本発明において、前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部の対を複数備えており、前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部が、液滴噴射口及び前記液滴噴射口に連通した液滴室をそれぞれ含んでおり、複数の前記液滴噴射口が一方向に配列されていると共に、前記第１の噴射部及び前記第２の噴射部に係る２つの前記液滴室が、前記液滴噴射口からの液滴噴射方向に関して、少なくとも一部において重なり合うように配置されていることが好ましい。これによると、液滴噴射口を前記一方向に沿ってより小さなピッチで配列することを可能としつつ、前記一方向と直交する方向に関する装置幅を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１は、第１の実施の形態による液滴噴射装置を含むインクジェットプリンタの概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施の形態によるインクジェットプリンタ１には、被印刷媒体である用紙４１を搬送する搬送手段としてのプラテンローラ４０と、プラテンローラ４０上にセットされる用紙４１に対してインク液滴を噴射するインクジェットヘッド９と、インクジェットヘッド９などのインクジェットプリンタ１内の各部の動作を制御する制御部２０とが含まれている。
【００２５】
プラテンローラ４０は、軸４２によりフレーム４３に回転可能に取り付けられており、モータ４４によって回転駆動される。用紙４１は、インクジェットプリンタ１の近傍に設けられた給紙カセット（図示せず）から給紙され、プラテンローラ４０により図中矢印の方向に一定速度で搬送される。さらに、インクジェットヘッド９から噴射されるインク液滴により所定の印刷がなされ、その後、排紙される。なお、図１では、用紙４１の給紙機構と排紙機構の詳細な図示を省略している。また、図１に描かれたインクジェットプリンタ１はモノクロプリンタであってインクジェットヘッド９が１つしか配置されていないが、カラー印刷を行う場合にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の少なくとも４つのインクジェットヘッド９が平行に配置される。
【００２６】
図１から分かるように、インクジェットヘッド９は、用紙４１の搬送方向に対して垂直に延びるラインヘッドであって、フレーム４３に対して固定設置されている。
【００２７】
インクジェットヘッド９は、用紙４１に対してインク液滴を噴射するためのものであり、ヘッド本体１００と、基部１１とを有している。ヘッド本体１００は、ライン状に一方向に延在している。基部１１は、ヘッド本体１００に対して垂直な方向に伸延しているものであり、ヘッド本体１００を支持するものである。
【００２８】
多数のノズル８（図２参照）が長手方向に沿って一列に形成されたヘッド本体１００のインク噴射面は、プラテンローラ４０による用紙４１の搬送面と平行に対向している。そのため、ヘッド本体１００のインク噴射面に形成された各ノズル８から制御部２０の制御に基づいて噴射されたインク液滴は、用紙４１に対して飛翔する。
【００２９】
次に、ヘッド本体１００について図２〜図４を参照しつつ説明する。図２は、ヘッド本体１００のインク噴射面の外観図である。尚、図２（ａ）はヘッド本体１００のインク噴射面２の全体図であり、図２（ｂ）はインク噴射面２における後述する１つのインク噴射ユニット１３の拡大図である。また、図中の矢印は用紙４１の搬送方向を示している。図３は、ヘッド本体１００の図２に示すIII−III線の部分断面図である。図４は、ヘッド本体１００の図２に示すIV−IV線の部分断面図である。
【００３０】
ヘッド本体１００は、流路ユニット４と圧電シート２１と個別電極３５とを有している。流路ユニット４は、アクチュエータプレート２２、キャビティプレート２３、サプライプレート２４、マニホールドプレート２５、及びノズルプレート２６の各プレートが積層された積層構造を有している。ヘッド本体１００内には、流路ユニット４の各プレートに設けられている孔と圧電シート２１と個別電極３５とにより、多数のインク噴射ユニット１３が構成されている。また、図２（ａ）に示すように、ヘッド本体１００は、用紙４１の搬送方向に対して垂直方向に延在した矩形平面形状のインク噴射面２を有している。
【００３１】
次に、噴射ユニット１３について説明する。噴射ユニット１３は、制御部２０に制御されて所望の体積のインク液滴を用紙４１上の所望の位置に着弾させるものである。噴射ユニット１３は、ヘッド本体１００の延在方向に沿うように連続して配置されている。また、噴射ユニット１３は、ヘッド本体１００の延在方向に沿うように配置された２つのインク噴射部１４ａ，１４ｂを有している。
【００３２】
次にインク噴射部１４ａ，１４ｂについて説明する。尚、図４にはインク噴射部１４ａのみが示されているが、インク噴射部１４ｂの構成はインク噴射部１４ａと実質的に同等である。インク噴射部１４ａ，１４ｂは、夫々が独立して所望のタイミング及び速度でインク液滴を噴射するものである。インク噴射部１４ａ，１４ｂは、ノズル８と、圧力室１０とを有しており、ノズル８は、先細形状の先端を有するインク液滴の噴射口であり、圧力室１０を介してマニホールド５と連通している。また、ノズル８におけるインク液滴の噴射角度は、インク噴射部１４ａ，１４ｂ双方から噴射されるインク液滴の飛翔軌道が空中で交差するように決められている。
【００３３】
マニホールド５は、多数の圧力室１０にインクを供給する共通インク流路であり、図示しないインクタンクから供給されるインクをヘッド本体１００に行き渡らせるものである。マニホールド５は圧力室１０と連通しており、インクタンクから供給されるインクを常時圧力室１０に供給している。圧力室１０は、マニホールド５から供給されたインクをノズル８から噴射するための圧力が発生させられるインク流路である。また、各圧力室１０の上部中央には、平面形状が圧力室１０と相似形状である圧電シート２１が夫々配置されている。後述するように圧電シート２１が駆動されて変位することにより、圧力室１０の内部には圧力が発生する。
【００３４】
圧電シート２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなるものであり、その下面は圧力室１０の上壁となるアクチュエータプレート２２に隣接している。アクチュエータプレート２２は常にグランド電位に保たれており、多数のインク噴射部１４ａ，１４ｂに共通の共通電極として機能している。圧電シート２１の上面には個別電極３５が配置されている。個別電極３５は、Ａｇ−Ｐｄ系等の金属材料からなるものであり、制御部２０から配線された図示しない信号線に接続されている。制御部２０はこの信号線を介して個別電極３５の電位を制御することができる。
【００３５】
圧電シート２１はその厚み方向に分極されている。従って、個別電極３５にグランド電位より高い電位を印加することで、圧電シート２１に対してその分極方向に電界が印加される。圧電シート２１に電界が印加されると、電界が印加された部分が活性層として働き、その厚み方向に伸長するとともに、圧電横効果により面方向に収縮しようとする。これにともなって圧電シート２１及びアクチュエータプレート２２は圧力室１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。つまり、ユニモルフタイプの駆動機構が実現されている。
【００３６】
制御部２０は、モータ４４やインクジェットヘッド９などインクジェットプリンタ１内の各部の動作を制御する。特に、本実施の形態においては、噴射制御部５１、液滴数制御部５２及びパルス出力部５３を備えている。噴射制御部５１は、インク噴射部１４ａ，１４ｂの夫々のノズル８から噴射されるインク液滴が空中で衝突するようにインク液滴の噴射タイミングを決定するものである。液滴数制御部５２は、インク液滴が衝突することにより一体となる合体インク液滴が用紙４１上の所望の位置に着弾するようにインク噴射部１４ａ，１４ｂから噴射されるインク液滴の数を決定するものである。パルス出力部５３は、噴射制御部５１により決定されたインク液滴の噴射タイミングと、液滴数制御部５２により決定された噴射されるインク液滴の数とに基づいて、後述する矩形波のパルスを生成してインク噴射部１４ａ，１４ｂの個別電極３５に出力するものである。
【００３７】
次に、インク噴射部１４ａ，１４ｂのインク液滴の噴射動作について説明する。まず、制御部２０は、予め圧電シート２１及びこれに隣接するアクチュエータプレート２２が圧力室１０側へ凸になるように、個別電極３５に所定の電位を印加しておく。そして制御部２０は、噴射要求があるごとに、個別電極３５に印加する電位をグランド電位に下げる。すると、圧電シート２１及びアクチュエータプレート２２が平坦になる。その後制御部２０は、所定のタイミングで再び圧電シート２１及びこれに隣接するアクチュエータプレート２２が圧力室１０側へ凸になるように、個別電極３５に所定の電位を印加する。
【００３８】
このように、圧力室１０の容積を低下させた状態から一旦初期の状態に戻すことにより、圧力室１０内部が負圧となり圧力室１０はマニホールド５からインクを吸い込む。さらに再び圧力室１０の容積を低下させることにより、圧力室１０内部が正圧になり圧力室１０のインク液滴がノズル８から噴射される。つまり、制御部２０が個別電極３５に矩形波のパルスを印加することになる。このパルス幅は、圧力室１０内において圧力波がマニホールド５からノズル８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）であり、圧力室１０内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさるため、強い圧力でインク液滴を噴射させることができる。
【００３９】
さらに、インク噴射部１４ａ，１４ｂから連続してインク液滴を噴射させる場合には、制御部２０はインク液滴を噴射するために印加するパルスとパルスとの間隔をＡＬとする。これにより、先に噴射されたインク液滴を噴射させるために付与された圧力の残余圧力波と、後に噴射させるインク液滴を噴射させるべく付与された圧力の圧力波との周期が、それらのピークが合わさるように一致するため、これらの圧力が重畳して増幅し、後に噴射されたインク液滴の噴射速度が、先に噴射されたインク液滴の噴射速度より速くなり、後に噴射されたインク液滴が先に噴射されたインク液滴に追いついて空中で衝突して一体となる。
【００４０】
次に、合体インク液滴の体積が一定の場合、つまり面積階調法による階調制御を行わない場合におけるインク噴射ユニット１３の噴射動作について図５〜図８を参照しつつ説明する。図５はインク噴射ユニット１３が噴射するインク液滴の着弾位置を示した図である。図６〜図８は、インク噴射ユニット１３の噴射状態を示した図である。尚、図６（ａ）〜図８（ａ）は、インク噴射ユニット１３のインク噴射状態を、図６（ｂ）〜図８（ｂ）は、制御部２０がインク噴射ユニット１３のインク噴射部１４ａ，１４ｂの個別電極３５に出力するパルス波形を示している。縦軸は圧電シート２１に印加する電圧を、横軸は圧電シート２１及びアクチュエータプレート２２が圧力室１０側に凸の状態となる瞬間（時刻）からの経過時間を示している。
【００４１】
図５に示すように、制御部２０は、インク噴射ユニット１３のインク噴射部１４ａ，１４ｂの夫々のノズル８から噴射されるインク液滴を衝突させることにより、衝突して一体となった合体インク液滴をＡ〜Ｅの位置に選択的に着弾させる。つまり制御部２０の液滴数制御部５２は、インク噴射部１４ａ，１４ｂの夫々のノズル８から噴射させるインク液滴の数の比を変化させることで、合体インク液滴の着弾させる位置を制御する。従って、制御部２０の液滴数制御部５２がインク噴射部１４ａ，１４ｂから噴射されるインク液滴の体積及び速度をほぼ一定にするとともに、インク噴射部１４ａ，１４ｂの夫々のノズル８から噴射させるインク液滴の数の比を０：４にすることで合体インク液滴をＡに着弾させ、インク液滴の数の比を１：３にすることで合体インク液滴をＢに着弾させ、インク液滴の数の比を２：２にすることで合体インク液滴をＣに着弾させ、インク液滴の数の比を３：１にすることで合体インク液滴をＤに着弾させ、インク液滴の数の比を４：０にすることで合体インク液滴をＥに着弾させる。このとき、Ａ〜Ｅのいずれの位置に着弾する合体インク液滴についても、体積はほぼ同じである。
【００４２】
具体的には、図６（ｂ）に示すように、制御部２０がインク噴射部１４ａの個別電極３５にＡＬに対応したパルス幅を有したパルスを４回出力した場合には、図６（ａ）に示すように、インク噴射部１４ａのみからインク液滴を４つ噴射させることになり、空中で一体となった合体インク液滴がインク噴射部１４ａから噴射された飛翔軌道に従った着弾位置Ｅに着弾する。
【００４３】
図７（ｂ）に示すように、制御部２０がインク噴射部１４ａ，１４ｂの個別電極３５にパルスを２回ずつ出力した場合には、図７（ａ）に示すように、インク噴射部１４ａの飛翔軌道とインク噴射部１４ｂの飛翔軌道とが等距離で交差しているため、インク噴射部１４ａ，１４ｂの双方から噴射されたインク液滴が全て空中で衝突して一体となる。インク噴射部１４ａ，１４ｂが１回で噴射するインク液滴の体積及び速度は同じであり、インク噴射部１４ａ，１４ｂから噴射されたインク液滴の数の比は１：１である。また、ＡＬに対応したパルス幅のパルスにより噴射されるインク液滴は、１回目より２回目の方が高速で噴射されて飛翔中に追いつく。従って、衝突して一体となった合体インク液滴は、インク噴射部１４ａの飛翔軌道に従って着弾する位置とインク噴射部１４ｂの飛翔軌道に従って着弾する位置との中間の位置Ｃに着弾する。
【００４４】
図８（ｂ）に示すように、制御部２０がインク噴射部１４ａの個別電極３５にパルスを３回，インク噴射部１４ｂの個別電極３５にパルスを１回出力した場合には、図８（ａ）に示すように、インク噴射部１４ａの飛翔軌道とインク噴射部１４ｂの飛翔軌道とが等距離で交差しているため、インク噴射部１４ａ，１４ｂの両方から噴射されたインク液滴が全て空中で衝突して一体となる。インク噴射部１４ａ，１４ｂが１回で噴射するインク液滴の体積及び速度は同じであり、インク噴射部１４ａ，１４ｂから噴射されたインク液滴の数の比は３：１である。インク噴射部１４ａから噴射される３つのインク液滴は、噴射の回が進む毎に順次高速になって噴射されるので飛翔中に次々と追いつく。従って、衝突して一体となった合体インク液滴は、インク噴射部１４ａの飛翔軌道に従って着弾する位置からインク噴射部１４ｂの飛翔軌道に従って着弾する位置までの１／４の位置Ｄに着弾する。尚、厳密にはインク噴射部１４ａから連続噴射されたインク液滴の速度が若干速いため、合体インク液滴が所定の位置に着弾していないことになるがその誤差は充分小さいものである。また、厳密にはインク噴射部１４ａから連続噴射されたインク液滴の体積が、インク噴射部１４ｂからのインク液滴の体積の３倍よりも若干大きくなるが、その差はとても小さい。
【００４５】
前述したように、制御部２０の液滴数制御部５２は、インク噴射ユニット１３のインク噴射部１４ａ，１４ｂに噴射させるインク液滴の数の比（０：４、１：３、２：２、３：１、４：０）を選択することで、Ａ〜Ｅの５つの位置にインク液滴を着弾させることができる。尚、隣接する２つの噴射ユニット１３の間隔は、一方の噴射ユニット１３から噴射された着弾点Ｅと他方の噴射ユニットから噴射させた着弾点Ａとの間隔が、Ａ〜Ｅの各間隔と同じになるようにするのが好ましい。
【００４６】
次に制御部２０の動作手順について図９を参照しつつ説明する。図９は制御部２０の動作手順を示したフローチャートである。
【００４７】
制御部２０の液滴数制御部５２は、まずステップＳ１０１（以下Ｓ１０１と略す。他のステップも同様）に移行し、インク噴射ユニット１３における合体インク液滴の着弾位置を全着弾位置ｎ（Ａ〜Ｅの場合ｎ＝５）の左からｍ番目に決定する（例えば、Ｂの場合ｍ＝２）。その後、Ｓ１０２に移行し、Ｓ１０１において決定されたインク噴射ユニット１３による合体インク液滴の着弾位置に基づいて、インク噴射部１４ａ，１４ｂ夫々が噴射するインク液滴の数を決定する。インク噴射部１４ａが噴射するインク液滴の数Ｓ１及びインク噴射部１４ｂが噴射するインク液滴の数Ｓ２は、
Ｓ１＝ｍ−１    ・・・（１）
Ｓ２＝ｎ−ｍ    ・・・（２）
で表される（例えば、着弾位置がＢの場合Ｓ１＝１  Ｓ２＝３）。
【００４８】
その後、Ｓ１０３に移行し、液滴噴射制御部５１により所望のタイミングでインク噴射部１４ａ，１４ｂからインク液滴を噴射させるべくＳ１０２において決定されたインク噴射部１４ａ，１４ｂ夫々が噴射するインク液滴の数に応じてパルス出力部５３によりパルスを生成する。具体的には、インク噴射部１４ａ、１４ｂの双方から同時に１発目のインク液滴が噴射され、１発目の噴射から２ＡＬに相当する時間の経過後に２発目が噴射され、３発目以降も同様の時間間隔で噴射されるように、パルス幅とパルス間隔とがＡＬであり周期が一致する２つのパルスが生成される。そして、生成したパルスをインク噴射部１４ａ，１４ｂの個別電極３５に出力する。インク噴射部１４ａ，１４ｂは制御部２０から入力されたパルスに基づいてインク液滴を噴射する。
【００４９】
次に、インク噴射ユニット１３による印刷結果について図１０を参照しつつ説明する。図中の矢印（イ）は用紙４１の搬送方向を示している。また、用紙４１上のマス目はインク噴射ユニット１３による合体インク液滴５６の各着弾位置Ａ〜Ｅと、インク噴射ユニット１３が１回合体インク液滴５６を着弾させる際に搬送される用紙４１の搬送距離との関係を示している。
【００５０】
図１０に示すように、インク噴射ユニット１３は、用紙４１の搬送にともなってＡ〜Ｅの５つの位置に合体インク液滴５６を着弾させている。尚、合体インク液滴５６の体積は全て同じであって８ｐｌである。５つの位置にインク液滴５６を着弾させることから、インク噴射部１４ａ，１４ｂから噴射されるインク液滴の数の和は４となる。このように、インク噴射ユニット１３は、２つのインク噴射部１４ａ，１４ｂを備えることで、５つのインク噴射部を備える場合と同等の印刷解像度を実現している。
【００５１】
しかも、第１の実施の形態によれば、制御部２０が、パルス制御によりインク噴射部１４ａ，１４ｂから噴射されるインク液滴の数を制御するという比較的簡単な構成で、高解像度画像を形成することが可能になる。
【００５２】
また、１つのインク噴射ユニット１３により位置Ａ〜Ｅの任意の位置にインク液滴を着弾させることができるため、ノズルをヘッド本体１００に高集積しなくても高解像度画像を形成できる。これにより、ヘッド本体１００を低コストで製造可能である。
【００５３】
さらに、制御部２０がインク噴射部１４ａ，１４ｂにインク液滴を連続噴射させる場合に、個別電極３５に出力するパルスとパルスの間隔がＡＬであるため、インク噴射部１４ａ，１４ｂが連続でインク液滴を噴射した場合に、先に噴射されたインク液滴の噴射速度より後に噴射されたインク液滴の噴射速度が高くなり、高い確率で連続噴射した複数のインク液滴を全て空中で衝突させることが可能となる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００５５】
尚、第２の実施の形態のインクジェットヘッド９Ａ及び制御部２０Ａは、第１の実施の形態のインクジェットヘッド９及び制御部２０に相当し、インクジェットヘッド９Ａ及び制御部２０Ａ以外の構成は第１の実施の形態と実質的に同等であるため、以下インクジェットヘッド９Ａ及び制御部２０Ａについて説明する。
【００５６】
インクジェットヘッド９Ａについて図１１を参照しつつ説明する。図１１は、インクジェットヘッド９Ａが有するヘッド本体１００Ａのインク噴射面２Ａの外観図である。尚、図中の矢印（イ）は用紙４１の搬送方向を、矢印（ロ）はインクジェットヘッド９Ａの移動方向を示している。
【００５７】
インクジェットヘッド９Ａは、用紙４１の搬送方向に沿って延びるシリアルヘッドであり、インク液滴を噴射するためのヘッド本体１００Ａを有している。インクジェットヘッド９Ａは、用紙４１の搬送方向に対して垂直方向に移動可能な図示しないキャリッジに設置されている。つまりインクジェットヘッド９Ａは、キャリッジの設置された状態で用紙４１の搬送方向に対して垂直方向に移動しつつ、用紙４１に対してインク液滴を噴射することにより用紙４１上に所望の画像を形成することができる。
【００５８】
ヘッド本体１００Ａは、用紙４１の搬送方向に延在した矩形平面形状のインク噴射面２Ａを有している。ヘッド本体１００Ａ内には、インク噴射ユニット１３が多数構成されている。噴射ユニット１３は、制御部２０Ａに制御されて所望の体積のインク液滴を用紙４１上の所望の位置に着弾させるものであり、ヘッド本体１００Ａの延在方向に沿うように連続して配置されている。また、噴射ユニット１３は、ヘッド本体１００Ａの延在方向に沿うように配置された２つのインク噴射部１４ａ，１４ｂを有している。
【００５９】
インク噴射部１４ａ，１４ｂの構造は第１の実施の形態のインク噴射部１４ａ，１４ｂの構造と実質的に同等であるため、インク噴射部１４ａ，１４ｂの構造の詳細な説明は省略する。
【００６０】
制御部２０Ａについて図１２を参照しつつ説明する。図１２は、制御部２０Ａの機能ブロック図である。制御部２０Ａは、モータ４４やインクジェットヘッド９Ａなどインクジェットプリンタ１内の各部の動作を制御する。特に、本実施の形態においては、噴射制御部５１、液滴数制御部５２Ａ及びパルス出力部５３を備えている。噴射制御部５１は、インク噴射部１４ａ，１４ｂの夫々のノズル８から噴射されるインク液滴が空中で衝突するようにインク液滴の噴射タイミングを決定するものである。液滴数制御部５２Ａは、インク液滴が衝突することにより一体となる合体インク液滴が所望の体積を有するように、且つ用紙４１上の所望の位置に着弾するようにインク噴射部１４ａ，１４ｂから噴射されるインク液滴の数を決定するものである。パルス出力部５３は、噴射制御部５１により決定されたインク液滴の噴射タイミングと、液滴数制御部５２により決定された噴射されるインク液滴の数とに基づいて、後述する矩形波のパルスを生成してインク噴射部１４ａ，１４ｂの個別電極３５に出力するものである。
【００６１】
つまり、制御部２０Ａは、インクジェットヘッド９Ａを移動しつつ、指定される階調に基づいて各噴射ユニット１３から噴射される合体インク液滴の体積を制御するとともに、指定される印刷内容と用紙４１の搬送位置とに基づいて、合体インク液滴の着弾位置を制御する。
【００６２】
次に、合体インク液滴の体積が変化する場合、つまり面積階調法による階調制御を行う場合におけるインク噴射ユニット１３の噴射動作について図１３を参照しつつ説明する。図１３はインク噴射ユニット１３のインク噴射部１４ａ，１４ｂが噴射するインク液滴の数、体積及び着弾位置の関係を示した図である。
【００６３】
制御部２０Ａの液滴数制御部５２Ａは、インク噴射ユニット１３が噴射する合体インク液滴の体積、つまりインク噴射部１４ａ，１４ｂが噴射するインク液滴の数の和を制御することにより、インク噴射ユニット１３が噴射する合体インク液滴の着弾位置における階調を制御することができる。具体的には、インク噴射部１４ａ，１４ｂが１回に噴射するインク液滴の体積を２ｐｌとすると、インク噴射ユニット１３に噴射させる合体インク液滴の体積（８、１６，２４ｐｌ）つまり、インク噴射部１４ａ，１４ｂに噴射させるインク液滴の数の和（４、８、１２）を変化させることで階調制御（４階調）を行うことができる。
【００６４】
次に制御部２０Ａの動作手順について図１４を参照しつつ説明する。図１４は制御部２０Ａの動作手順を示したフローチャートである。
【００６５】
制御部２０Ａの液滴数制御部５２Ａは、まずステップＳ２０１に移行し、インク噴射ユニット１３における合体インク液滴の着弾位置を全着弾位置ｎ（Ａ〜Ｅの場合ｎ＝５）の左からｍ番目に決定する（例えば、Ｂの場合ｍ＝２）。その後、Ｓ２０２に移行し、指定された階調から着弾させる合体インク液滴の体積を決定する。インク噴射部１４ａ，１４ｂが１回で噴射するインク液滴の体積をｑ（２ｐｌ）、階調を示す値をｋ（ｋ＝１，２，３）とすると、着弾させる合体インク液滴の体積Ｖは、
Ｖ＝（ｎ−１）ｑｋ      ・・・（３）
で表される（例えば、ｋ＝２の場合Ｖ＝１６ｐｌ）。
【００６６】
その後、Ｓ２０３に移行し、Ｓ２０２において決定されたインク液滴の体積Ｖに基づいてインク噴射部１４ａ，１４ｂが噴射するインク液滴の数の和Ｒを決定する。インク噴射部１４ａ，１４ｂが噴射するインク液滴の数の和Ｒは、
Ｒ＝Ｖ／ｑ            ・・・（４）
で表される（例えば、Ｖ＝１６の場合、ｑ＝２より８）。
【００６７】
その後、Ｓ２０４に移行しＳ２０３において決定されたインク噴射部１４ａ，１４ｂが噴射するインク液滴の数の和Ｒと、Ｓ２０１において決定されたインク噴射ユニット１３による合体インク液滴の着弾位置とに基づいて、インク噴射部１４ａ，１４ｂ夫々が噴射するインク液滴の数を決定する。インク噴射部１４ａが噴射するインク液滴の数Ｓ１及びインク噴射部１４ｂが噴射するインク液滴の数Ｓ２は、
Ｓ１＝（ｍ−１）ｋ    ・・・（５）
Ｓ２＝（ｎ−ｍ）ｋ    ・・・（６）
で表される（例えば、Ｓ１＝２  Ｓ２＝６）。
【００６８】
その後、Ｓ２０５に移行し、液滴噴射制御部５１によりタイミングを合わせてインク噴射部１４ａ，１４ｂにインク液滴を噴射させるべくＳ２０４において決定されたインク噴射部１４ａ，１４ｂ夫々が噴射するインク液滴の数に合わせてパルス出力部５３によりパルスを生成する。そして、生成したパルスをインク噴射部１４ａ，１４ｂの個別電極３５に出力する。インク噴射部１４ａ，１４ｂは制御部２０から入力されたパルスに基づいてインク液滴を噴射する。
【００６９】
次に、階調制御する場合のインク噴射ユニット１３による印刷結果について図１５を参照しつつ説明する。図中の矢印（イ）は用紙４１の搬送方向を、矢印（ロ）はインクジェットヘッド９Ａの移動方向を示している。また、用紙４１上のマス目はインク噴射ユニット１３に噴射される合体インク液滴５７〜５９の各着弾位置Ａ〜Ｅと、インク噴射ユニット１３が１回合体インク液滴５７〜５９を着弾させる際に搬送されるインクジェットヘッド９Ａの移動距離との関係を示している。
【００７０】
図１５に示すように、インク噴射ユニット１３は、Ａ〜Ｅの５つの位置に合体インク液滴５７〜５９を着弾させている。合体インク液滴５７〜５９の体積は夫々８ｐｌ、１６ｐｌ、２４ｐｌである。つまり、インク噴射部１４ａ，１４ｂから噴射されるインク液滴の数の和は夫々４、８、１２となり（図１３参照）、制御部２０はこれらを適宜選択することにより３階調の階調印刷を実現している。また、インク噴射ユニット１３は、２つのインク噴射部１４ａ，１４ｂを備えることで、用紙４１の搬送方向において５つのインク噴射部を備える場合と同等の印刷範囲の印刷を行っている。尚、これらはインク噴射ユニット１３による階調制御を行っていない場合でも同様である。
【００７１】
このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合と同様にインク噴射装置をインクジェットヘッドに高集積しなくてもよいため、インクジェットヘッド９Ａを低コストで製造可能である。また、用紙４１の搬送方向における印刷範囲が広くなるためインクジェットヘッド９Ａを支持するキャリッジの往復回数を減らすことができ、従来のシリアルヘッドと比較してさらに高速な画像形成が可能になる。
【００７２】
さらに、第２の実施の形態によれば、液滴数制御部５２Ａにより合体インク液滴の体積を制御することができるため、インク噴射部１４ａ，１４ｂから噴射される液滴数を制御するという比較的簡単な構成で、階調表現が可能となる。
【００７３】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００７４】
インクジェットヘッド３０９について、図１６〜図１８を参照しつつ説明する。図１６は、本発明の第３の実施の形態によるインクジェットヘッドのヘッド本体の拡大平面図である。図１７は、図１６に示すｈ−ｈ線における部分断面図である。図１８は、図１６に示すｉ−ｉ線における部分断面図である。
【００７５】
第３の実施の形態のインクジェットヘッド３０９及び制御部３２０は、第１の実施の形態のインクジェットヘッド９及び制御部２０に相当し、インクジェットヘッド３０９及び制御部３２０以外の構成は第１の実施の形態と実施的に同等であるため、以下インクジェットヘッド３０９及び制御部３２０について説明し、それ以外についての説明は省略する。
【００７６】
図１６に示すインクジェットヘッド３０９は、上述したインクジェットヘッド９と同様なラインタイプのヘッドであり、インク液滴を噴射するためのヘッド本体３００が含まれている。ヘッド本体３００は、第１の実施の形態のヘッド本体１００と同様な矩形平面形状を有している。
【００７７】
図１６〜図１８に示すように、インクジェットヘッド３０９のヘッド本体３００は、流路ユニット３０４と圧電シート３２１と個別電極３３５とを有している。流路ユニット３０４は、第１の実施の形態とほぼ同様な複数のプレート３２２〜３２６が積層された積層構造を有している。図１６に示すように流路ユニット３０４の内部には、流路ユニット３０４の延在方向に平行に延在するマニホールド３０５が流路ユニット３０４の短手方向の両端部に１つずつ形成されている。これら２つのマニホールド３０５は流路ユニット３０４の延在方向の両端部（不図示）で互いに連通している。ヘッド本体３００内には、流路ユニット３０４の各プレートに設けられている孔と圧電シート３２１と個別電極３３５とにより、多数のインク噴射ユニット３１３が構成されている。また、ヘッド本体３００は、図１７及び図１８に示すように前述と同様にインク噴射面２を有している。
【００７８】
次に、インク噴射ユニット３１３について説明する。噴射ユニット３１３は、第１の実施の形態の制御部２０とほぼ同様な制御部３２０（図１９参照）に接続されて所望の体積のインク液滴を用紙上の所望の位置に着弾させるものである。噴射ユニット３１３は、ヘッド本体３００の延在方向に沿うように連続して配置されている。また、噴射ユニット３１３は、ヘッド本体３００の延在方向と直交する方向に配置された２つのインク噴出部３１４ａ、３１４ｂを有している。
【００７９】
次に、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂについて説明する。インク噴射部３１４ａ，３１４ｂは、それぞれが独立して所望のタイミング及び速度でインク滴を噴射するものである。図１６に示すようにインク噴射部３１４ａ，３１４ｂは、ヘッド本体３００の延在方向に沿って互いに平行に複数配置されており、ヘッド本体３００の延在方向と直交する方向に沿って並設されたインク噴射３１４ａ，３１４ｂとが１対となって噴射ユニット３１３を構成している。つまり、第１及び第２の実施の形態の噴射ユニット１３は、ヘッド本体１００の延在方向に沿って並設された２つのインク噴射部１４ａ，１４ｂより構成されているが、第３の実施の形態の噴射ユニット３１３は、ヘッド本体３００の延在方向と直交する方向に沿って並設された２つのインク噴射部３１４ａ，３１４ｂにより構成されている。インク噴射部３１４ａ，３１４ｂは、ノズル８と圧力室３１０とを有しており、図１６及び図１７に示すように、ノズル８は、先細形状の先端を有するインク液滴の噴射口であり、液滴室である圧力室３１０を介して各インク噴出部３１４ａ，３１４ｂ側に形成されたマニホールド３０５と連通している。これらの複数のノズル８は、ヘッド本体３００の延在方向（一方向）に配列しており、図１６中に示すように、ｉ−ｉ線（第１の直線）上にすべて位置している。また、図１８に示すようにインク噴射部３１４ａ，３１４ｂに属するノズル８は、前述と同様にインク噴射部３１４ａ，３１４ｂの双方から噴射されるインク滴の飛翔軌道が空中で交差するように決められている。
【００８０】
マニホールド３０５には、流路ユニット３０４の端部から図示しないインク供給口を介してインクが供給されている。マニホールド３０５は上述したように流路ユニット３０４の両端部で互いに連通しているので、インクタンクからのインクが１つのインク供給口からマニホールド３０５に供給されることで、すべての圧力室３１０に常時インクを供給することが可能となっている。図１６に示すように、流路ユニット３０４の内部には多数の圧力室３１０が形成されている。これら圧力室３１０は、前述した圧力室１０と同様に、マニホールド３０５から供給されたインクをノズル８から噴射するための圧力が発生させられるインク流路である。多数の圧力室３１０は、流路ユニット３０４の延在方向に沿って２列に配置されており、図１６中下側に位置する圧力室３１０がインク噴射部３１４ａに含まれており、図１６中上側に位置する圧力室３１０がインク噴射部３１４ｂに含まれている。すなわち、ｉ−ｉ線によって隔てられた２つの領域の一方には、複数のインク噴射部３１４ａがヘッド本体３００の延在方向に沿って配置されており、他方には、複数のインク噴射部３１４ｂがヘッド本体３００の延在方向に沿って配置されている。また、噴射ユニット３１３を構成する一対のインク噴射部３１４ａ，３１４ｂの２つの圧力室３１０は、これら圧力室３１０の中心を結ぶ直線（第２の直線、図示せず）がｉ−ｉ線と直交するように配置されている。圧電シート３２１は前述した圧電シート２１と同様に圧力室３１０と対向する位置に形成されており、その上面に圧電シート３２１と相似形状の個別電極３２１が形成されている。
【００８１】
圧電シート３２１及び個別電極３３５は、前述した圧電シート２１及び個別電極３５とそれぞれ同じ材料から形成されており、同じ機能を有している。個別電極３３５は制御部３２０から配線された図示しない信号線に接続されており、制御部３２０はこの信号線を介して個別電極３３５の電位を制御することができる。なお、圧電シート３２１とアクチュエータプレート２２は、前述したユニモルフタイプと同じ駆動機構となっている。
【００８２】
制御部３２０について図１９を参照しつつ説明する。図１９は、制御部３２０の機能ブロック図である。制御部３２０は、モータ４４やインクジェットヘッド３０９などインクジェットプリンタ１内の各部の動作を制御する。特に、本実施の形態において、制御部３２０は噴射制御部３５１、液滴数制御部３５２及びパルス出力部３５３を備えている。噴射制御部３５１は、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのそれぞれのノズル８から噴射されるインク液滴が空中で衝突するようにインク液滴の噴射タイミングを決定するものである。液滴数制御部３５２は、インク液滴が衝突することにより一体となる合体インク液滴が所望の体積を有するように、且つ用紙４１の所望の位置に着弾するようにインク噴射部３１４ａ，３１４ｂから噴射されるインク液滴の数を決定するものである。パルス出力部３５３は、噴射制御部３５１により決定されたインク液滴の噴射タイミングと、液滴数制御部３５２により決定された噴射されるインク液滴の数とに基づいて、後述する駆動パルスを生成してインク噴射部３１４ａ，３１４ｂの個別電極３３５に出力するものである。つまり、制御部３２０は、指定される階調に基づいて各噴射ユニット３１３から噴射される合体インク液滴の体積を制御するとともに、指定される印刷内容と用紙４１の搬送位置とに基づいて、合体インク液滴の着弾位置を制御する。
【００８３】
次に、インク噴射ユニット３１３の噴射動作について図２０〜図２１を参照しつつ説明する。図２０は、インク噴射ユニット３１３が噴射するインク液滴の着弾位置を示した図である。
【００８４】
制御部３２０は、圧電シート３２１とこれに隣接するアクチュエータプレート３２２が圧力室３１０側へ凸となるように個別電極３３５に駆動パルスを出力し所定の電位を印加しておく。そして、噴射要求があるごとに、個別電極３３５に印加している電位をグランド電位に下げる。すると、圧電シート３２１及びアクチュエータプレート３２２が平坦になる。その後、所定のタイミングで再び圧電シート３２１及びこれに隣接するアクチュエータプレート３２２が圧力室３１０側へ凸となるように、個別電極３３５に同じパルス幅を有する駆動パルスを出力して所定の電位を印加する。これにより、上述した第１の実施の形態と同様にノズル８からインク液滴を噴射させることができる。
【００８５】
図２０に示すように、制御部３２０は、噴射ユニット３１３のインク噴出部３１４ａ，３１４ｂのそれぞれのノズル８から噴射されるインク液滴を交差点Ｐ及びその近傍で衝突させることにより、衝突して一体となった合体インク液滴を着弾面内におけるＶ〜Ｙの位置に選択的に着弾させる。つまり、制御部３２０の液滴数制御部３５２は、インク噴射部３１４ａ、３１４ｂのそれぞれから噴射させるインク液滴の数の比を変化させることで、合体インク液滴の着弾させる位置を制御する。すなわち、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのそれぞれのノズル８から噴射させるインク液滴の数の比を０：３にすることで、合体インク液滴をＶに着弾させ、インク液滴の数の比を１：２にすることで合体インク液滴をＷに着弾させ、インク液滴の数の比を２：１にすることで合体インク液滴をＸに着弾させ、インク液滴の数の比を３：０にすることで合体インク液滴をＹに着弾させることが可能となる。
【００８６】
ここで、噴射ユニット３１３のノズル８から噴射されたインク液滴が合体して合体インク液滴がＷに着弾するときについて、具体的に説明する。図２１は、インク噴射ユニット３１３のインク噴射部３１４ａ，３１４ｂの個別電極３３５に対して制御部３２０から出力する駆動パルスの波形を示す図であり、縦軸は圧電シート３２１に印加される電圧を、横軸は圧電シート３２１及びアクチュエータプレート２２を圧力室３１０側に凸の状態から平坦な状態へと変形させた瞬間（時刻０）、すなわち、最初の液滴を噴射させた瞬間からの経過時間を示している。図２１に示すように制御部３２０がインク噴射部３１４ａの個別電極３３５にＡＬに対応したパルス幅とパルス間隔を有した駆動パルスをＡＬに対応する間隔で２回、インク噴射部３１４ｂの個別電極３３５にＡＬに対応したパルス幅を有した駆動パルスをＡＬに対応する間隔で４回出力した場合には、噴射速度は噴射の回が進むにつれ順次高速になるので、図２０に示すインク噴射部３１４ａの飛翔軌道とインク噴射部３１４ｂの飛翔軌道との交差点Ｐ及びその近傍において、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂの両方から噴射された６個のインク液滴が全て空中で衝突して一体となる。
【００８７】
このように、インク噴射部３１４ａから２個、インク噴射部３１４ｂから４個噴射された計６個の液滴を空中で合体させＷに着弾させたときの実施例を表１に示す。表１は、２つのインク噴射部３１４ａ，３１４ｂから合体すべき液滴を連続して噴射するときの噴射順番毎に、各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂに出力された駆動パルスのパルス幅、駆動パルスの電圧、駆動パルスの立ち下がりタイミング、その駆動パルスによってノズル８から噴射されたインク液滴速度、各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのノズル８から噴射されたインク液滴の交差点までの飛翔時間、各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのノズル８から噴射されたインク液滴の交差点への到達時刻及び各インク液滴の体積を示したものである。
【００８８】
なお、表１に示した実施例は、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのノズル８の噴射口から交差点Ｐまでの距離が０．２ｍｍ、ノズル８の噴射口の直径が１８μｍ、ノズル８が鉛直方向に対して傾斜する角度が３．６°、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのＡＬが３．０μｓ、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのノズル８の間隔が１６９．３μｍ（１５０ｄｐｉ）、ノズル８から紙面までの距離が１ｍｍ、合体インク滴が着弾する位置Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙの各間隔が４２．３μｍ（６００ｄｐｉ）となる液滴噴射装置において実施されたものである。
【００８９】
【表１】
2005035271.tif 000003
【００９０】
表１に示すように、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂから同じタイミングで噴射されるインク液滴の体積及び液滴速度はともに同じであり、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂから噴射されたインク液滴の数の比は２：４（すなわち、１：２）である。インク噴射部３１４ａから噴射される２つのインク液滴、及び、インク噴射部３１４ｂから噴射される４つのインク液滴は、噴射の回が進む毎に順次高速になって噴射されるので飛翔中に次々と前に噴射されたものに追いつく。これは、ＡＬに対応した間隔で順次駆動パルスが個別電極３３５に出力されているので、最初にインク液滴がノズル８から噴射されたときに生じた残余圧力波が圧力室３１０において再び正圧となるタイミングと、次にインク液滴を噴射するためにアクチュエータプレート２２を平坦な状態から圧力室３１０側に凸にするタイミングとを合わせることで、圧力室３１０に発生する正圧がアクチュエータプレート２２の変形によって与えられる正圧以上に大きくなるからである。なお、表１に見られるように各回に噴射されたインク液滴の体積が若干異なっているが、その差は微量であって誤差範囲である。
【００９１】
また、表１から分かるように、インク噴射部３１４ａから連続して噴射された２つのインク液滴は、ノズル８からの噴射時刻差が６μｓあるが、最初にノズル８から噴射されたインク液滴よりも２番目に噴射されたインク液滴の方が、交差点Ｐまでの飛翔時間が約８．３μｓも短いため、交差点Ｐへの到達時刻も２番目に噴射されたインク液滴の方が早くなっている。一方、インク噴射部３１４ｂから連続して噴射された４つのインク液滴は、ノズル８からの噴射時刻差が最大で１８μｓあるが、最初にノズル８から噴射されたインク液滴よりも２及び３番目に噴射されたインク液滴の方が、交差点Ｐまでの飛翔時間が８．３μｓ、１３．０μｓも短いため、交差点Ｐへの到達時刻も２及び３番目に噴射されたインク液滴の方が早くなっている。このとき、４番目に噴射されたインク液滴は、最初に噴射されたインク液滴の液滴速度よりもかなり液滴速度が速くなっているが、ノズル８からの噴射時刻差が１８μｓもあるので、交差点Ｐへの到達時刻が最初に噴射されたインク液滴よりも若干遅くなっている。しかし、４番目のインク液滴の交差点Ｐへの到達時刻と最初に噴射されたインク液滴の交差点Ｐへの到達時刻との差が３．１μｓしかないので、４番目のインク液滴は交差点Ｐの近傍位置で１〜３番目のインク液滴と接触して合体することができる。こうして各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂから噴射されたインク液滴が互いに交差点Ｐ及びその近傍位置で合体し、合体インク滴となる。合体インク液滴は、インク噴射部３１４ａの飛翔軌道と着弾面とが交差する位置からインク噴射部３１４ｂの飛翔軌道と着弾面とが交差する位置に向かって両位置間の距離の２／３だけ離れた位置Ｗに着弾する。
【００９２】
ここで、表１に示す駆動パルスのパルス幅の決定に関して説明する。図２２は、インク液滴速度曲線を示すグラフであり、横軸は圧電シート３２１及びアクチュエータプレート３２２を圧力室３１０側に凸の状態から平坦な状態へと変形させた瞬間（時刻０）からの経過時間を、縦軸は対応する時刻において圧電シート３２１及びアクチュエータプレート３２２を再び圧力室３１０側に凸の状態にしたときにおけるインク液滴の吐出速度を示している。個別電極３３５に出力される駆動パルスのパルス幅とパルス間隔は、図２２に示すインク液滴速度曲線９９をもとに決定されている。インクの圧力波は、圧力室３１０が容積変化することで生じ、マニホールド３０５からノズル８との間を圧力室３１０を経由して伝播する。図２２の波形から分かるように、時間が３μｓ，９μｓのときにインク液滴の速度がピークとなり、６μｓのときにボトムになっている。すなわち、図２２から時間が３μｓ〜６μｓまではインク液滴の速度が徐々に低下し、６μｓ〜９μｓまではインク液滴の速度が再度上昇している。このピークとボトムの間の時間は、圧力波が圧力室３１０のマニホールド３０５側の端部からノズル８側の端部まで、又は、ノズル８側の端部からマニホールド３０５側の端部まで伝播し、圧力室３１０の内部の圧力が反転するまでの時間であり、これがＡＬとなっている。このように時間が経過するにつれ、インク液滴の速度変化範囲が徐々に減衰している。このようなインク液滴速度曲線９９をもとにして、本実施の形態ではパルス幅及びパルス間隔がＡＬと同じになるように決定されている。これにより、パルスの立ち上がりの間隔と２ＡＬとが同じとなり、噴射タイミングをピークに合わせることで、噴射されたインク液滴が最大のインク液滴速度を有することになる。すなわち、このような駆動パルスを各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂの個別電極３３５に出力することで、先に噴射したときの残余圧力波と後に噴射させるインク液滴を噴射させるべく付与された圧力の圧力波とがピーク時に重畳することになり、後に噴射されるインク液滴の液滴速度が先のインク液滴の液滴速度より速くなる。つまり、後に噴射されたインク液滴が先に噴射されたインク液滴に追いついて空中で衝突して一体となる。これにより、本実施の形態においては、図２１に示すように駆動パルスの間隔とパルス幅とをＡＬとなる３μｓとしてインク噴射部３１４ａ，３１４ｂの個別電極３３５に制御部３２０から駆動パルスを出力している。また、パルス間隔がＡＬであることから、アクチュエータプレート３２２を圧力室側に凸の状態から平坦な状態にしたときに圧力室内に発生した負の圧力波が正に反転するときと、アクチュエータプレート３２２を平坦な状態から再び凸の状態にするタイミングとが一致するため、インク液滴速度をより速めることができる。
【００９３】
本実施の形態においては、残余圧力波と圧力室３１０に付与する圧力の圧力波とを重畳して、先のインク液滴の液滴速度より後のインク液滴の液滴速度を増加させているが、以下の第１変形例及び第２変形例のようにして先のインク液滴の液滴速度より後のインク液滴の液滴速度を増加させてもよい。
【００９４】
図２３は、第１変形例の駆動パルスの波形を示す図であり、縦軸は圧電シート３２１を印加する電圧を、横軸は圧電シート３２１及びアクチュエータプレート３２２を圧力室３１０側に凸の状態から平坦な状態へと変化させた瞬間（時刻０）からの経過時間を示している。第１変形例は、駆動パルスのパルス幅を徐々にＡＬに近づけるように変化させて、その時点で噴射されるインク液滴の液滴速度を先のインク液滴の液滴速度よりも速くしている。本変形例においては、図２３に示すように第３の実施の形態と同様にインク液滴の着弾位置がＷとなるように、インク噴射部３１４ａからは２回のインク液滴の噴射を、インク噴射部３１４ｂからは４回のインク液滴の噴射を行っており、各パルス幅が徐々に狭くなってＡＬに近づくようになっている。表２は、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂから合体すべき液滴を連続して噴射するときの噴射順番毎に、各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂに出力された駆動パルスのパルス幅、駆動パルスの電圧、駆動パルスの立ち下がりタイミング、その駆動パルスによってノズル８から噴射された液滴速度、各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのノズル８から噴射された液滴の交差点までの飛翔時間、各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのノズル８から噴射された液滴の交差点への到達時刻及び各液滴の体積を示したものである。なお、液滴噴射装置の仕様は前述した表１の場合と同じである。
【００９５】
【表２】
2005035271.tif 000004
【００９６】
図２３と表２とから分かるように、各インク噴射部３１４ａの個別電極３３５に出力される駆動パルスのパルス幅が、最初のインク液滴の噴射に対しては４．５μｓとなっており、２番目のインク液滴の噴射に対しては４μｓとなっている。一方、インク噴射部３１４ｂの個別電極３３５に出力される駆動パルスのパルス幅が、１番目及び２番目のインク液滴に対してはインク噴射部３１４ａの場合と同じで、３番目のインク液滴の噴射に対しては３．５μｓとなっており、４番目のインク液滴の噴射に対しては３μｓとなっている。インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのＡＬは３．０μｓであることから図２２に示したように、時刻３μｓと６μｓとの間においては、時間の経過と共にインク液滴吐出速度が低下する。したがって、２つのインク噴射部３１４ａ、３１４ｂのいずれにおいても、表２に示すように、後から噴射される液滴ほどインク液滴吐出速度が速くなる。そのため、２つのインク噴射部３１４ａ、３１４ｂから噴射されたインク液滴を、交差点Ｐにおいて合体させることができる。表２から分かるように、各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂから噴射された２番目のインク液滴は、最初のインク液滴よりも交差点Ｐへの到達時刻が１．８μｓも早いため、最初のインク液滴が交差点Ｐに到達する前に最初のインク液滴と２番目のインク液滴とが合体する。また、インク噴射部３１４ｂから３、４番目に噴射されたインク液滴は、インク噴射部３１４ｂから最初に噴射されたインク液滴よりかなり液滴速度が速くなっているが、交差点Ｐへの到達時刻が最初のインク液滴よりも３番目においては１．３μｓ、４番目においては３．９μｓ遅れることになる。しかしながら、その時間差は僅かなものなので、３、４番目のインク液滴は最初及び２番目のインク液滴と交差点Ｐの近傍位置で接触して合体する。なお、本変形例では、最初に噴射されるインク液滴のパルス幅を４．５μｓとし、徐々に４．５〜３μｓの間で３μｓに近づくようにパルス幅を変化させているが、４．５μｓ以上及び３μｓ以下の値をパルス幅に適用することもできる。つまり、徐々にインク液滴速度が速くなるようにパルス幅を選択すれば、先に噴射されたインク液滴速度よりも後に噴射されたインク液滴速度の方が速くなるからである。したがって、パルス幅は種々の値を組み合わせて使用することが可能である。なお、表２に見られるように各回に噴射されたインク液滴の体積が若干異なっているが、その差は微量であって誤差範囲である。
【００９７】
図２４は、第２変形例の駆動パルスの波形を示す図であり、縦軸は圧電シート３２１を印加する電圧を、横軸は圧電シート３２１及びアクチュエータプレート３２２を圧力室３１０側に凸の状態から平坦な状態へと変化させた瞬間（時刻０）からの経過時間を示している。第２変形例では、駆動パルスの電圧を次第に増加させて、その時点で噴射されるインク液滴の液滴速度を先のインク液滴の液滴速度よりも速くしている。本変形例においては、図２４に示すように第３の実施の形態と同様に合体インク液滴の着弾位置がＷとなるように、インク噴射部３１４ａからは２回のインク液滴の噴射を、インク噴射部３１４ｂからは４回のインク液滴の噴射を行っており、駆動パルスの電圧値を示す波高値が１６Ｖ〜１９Ｖへと次第に増加している。表３は、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂから合体すべき液滴を連続して噴射するときの噴射順番毎に、各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂに出力された駆動パルスのパルス幅、駆動パルスの電圧、駆動パルスの立ち下がりタイミング、その駆動パルスによってノズル８から噴射された液滴速度、各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのノズル８から噴射された液滴の交差点までの飛翔時間、各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂのノズル８から噴射された液滴の交差点への到達時刻及び各液滴の体積を示したものである。なお、液滴噴射装置の仕様は前述した表１の場合と同じである。
【００９８】
【表３】
2005035271.tif 000005
【００９９】
図２４と表３とから分かるように、各インク噴射部３１４ａの個別電極３３５に出力される駆動パルスの電圧が、最初のインク液滴の噴射に対しては１６Ｖとなっており、２番目のインク液滴の噴射に対しては１７Ｖとなっている。一方、インク噴射部３１４ｂの個別電極３３５に出力される駆動パルスの電圧が、１番目及び２番目のインク液滴に対してはインク噴射部３１４ａの場合と同じで、３番目のインク液滴の噴射に対しては１８Ｖとなっており、４番目のインク液滴の噴射に対しては１９Ｖとなっている。このように個別電極３３５に印加する電圧を次第に大きくすることで、先のインク液滴を噴射するための圧力室３１０の容積変化よりも後のインク液滴を噴射するための圧力室３１０の容積変化が大きくなる。これにより、表３に見られるように最初に噴射されたインク液滴の液滴速度よりも後から噴射されたインク液滴の液滴速度が速くなり、各インク液滴が交差点Ｐで合体するようになっている。より詳細には、表３から分かるように、各インク噴射部３１４ａ，３１４ｂから噴射された２番目のインク液滴は、最初のインク液滴よりも交差点Ｐへの到達時刻が０．１μｓだけ早いため、最初のインク液滴が交差点Ｐに到達する前に最初のインク液滴と２番目のインク液滴とが合体する。また、インク噴射部３１４ｂから３、４番目に噴射されたインク液滴は、インク噴射部３１４ｂから最初に噴射されたインク液滴よりかなり液滴速度が速くなっているが、交差点Ｐへの到達時刻が最初のインク液滴よりも３番目においては２．６μｓ、４番目においては３．９μｓ遅れることになる。しかし、その時間差は僅かなものなので、３、４番目のインク液滴は最初及び２番目のインク液滴と交差点Ｐの近傍位置で接触して合体する。なお、表３に見られるように各回に噴射されたインク液滴の体積が若干異なっているが、その差は微量であって誤差範囲である。
【０１００】
このように第１及び第２変形例においても、先に噴射されたインク液滴の液滴速度よりも後に噴射されたインク液滴の液滴速度を速くすることが可能になる。こうして、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂから噴射された複数のインク液滴を交差点Ｐ及びその近傍位置で合体インク液滴とすることが可能となる。第１変形例においては、パルス幅に応じて液滴速度が変化することを利用して、単純な液滴速度の制御をもとに簡単に液滴速度を増加させることができる。第２変形例においては、駆動パルスの電圧を変化させるため、使用する電圧の種類ごとに別の電源が必要となるが、より多くのインク液滴を噴射する場合においては、液滴速度の上限から下限の範囲を簡単に広くすることが可能になるので、インク液滴数が多い場合にでも容易にインク液滴同士を交差点Ｐ及びその近傍位置で合体させることができる。
【０１０１】
また、先に噴射されたインク液滴よりも後に噴射されたインク液滴の液滴速度を上昇させる制御として、パルス幅の間隔をＡＬとする上述した第３の実施の形態、異なるパルス幅を適用する第１変形例及び駆動パルスの電圧を変化させる第２変形例を適宜組み合わせてもよい。この３種類の制御を適宜組み合わせることで、インク液滴の速度変化範囲がかなり広くなるので、より多くのインク液滴を噴射しても交差点で確実に合体させることができる。
【０１０２】
次に、合体インク液滴の体積が変化する場合、つまり面積階調法による階調制御を行う場合におけるインク噴射ユニット３１３の噴射動作について図２５を参照しつつ説明する。図２５はインク噴射ユニット３１３のインク噴射部３１４ａ，３１４ｂが噴射するインク液滴の数、体積及び着弾位置の関係を示した図である。
【０１０３】
制御部３２０の液滴数制御部３５２は、インク噴射ユニット３１３が噴射する合体インク液滴の体積、つまりインク噴射部３１４ａ，３１４ｂが噴射するインク液滴の数の和を制御することにより、インク噴射ユニット３１３が噴射する合体インク液滴の着弾位置における階調を制御することができる。具体的には、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂが１回に噴射するインク液滴の体積を２ｐｌとすると、インク噴射ユニット３１３に噴射させる合体インク液滴の体積（６，１２ｐｌ）つまり、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂに噴射させるインク液滴の数の和（３，６）を変化させることで階調制御（３階調）を行うことができる。
【０１０４】
次に制御部３２０の動作手順について図２６を参照しつつ説明する。図２６は、制御部３２０の動作手順を示したフローチャートである。
【０１０５】
制御部３２０の液滴数制御部３５２は、まずステップＳ４０１に移行し、インク噴射ユニット３１３における合体インク液滴の着弾位置を全着弾位置ｎ（Ｖ〜Ｙの場合ｎ＝４）の左からｍ番目に決定する（例えば、Wの場合ｍ＝２）。その後、Ｓ４０２に移行し、指定された階調から着弾させる合体インク液滴の体積を決定する。インク噴射部３１４ａ，３１４ｂが１回で噴射するインク液滴の体積をｑ（２ｐｌ）、階調を示す値をｋ（ｋ＝１，２）とすると、着弾させる合体インク液滴の体積Ｖは、前述した式（３）より、例えば、ｋ＝１の場合はＶ＝６ｐｌとなり、ｋ＝２の場合はＶ＝１２ｐｌとなる。
【０１０６】
その後、Ｓ４０３に移行し、Ｓ４０２において決定されたインク液滴の体積Ｖに基づいてインク噴射部３１４ａ，３１４ｂが噴射するインク液滴の数の和Ｒを決定する。インク噴射部３１４ａ，３１４ｂが噴射するインク液滴の数の和Ｒは、前述した式（４）より、例えば、Ｖ＝６の場合はＲ＝３となり、Ｖ＝１２の場合はＲ＝６となる。
【０１０７】
その後、Ｓ４０４に移行しＳ４０３において決定されたインク噴射部３１４ａ，３１４ｂが噴射するインク液滴の数の和Ｒと、Ｓ４０１において決定されたインク噴射ユニット３１３による合体インク液滴の着弾位置とに基づいて、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂ夫々が噴射するインク液滴の数を決定する。インク噴射部３１４ａが噴射するインク液滴の数Ｓ１及びインク噴射部１４ｂが噴射するインク液滴の数Ｓ２は、前述した式（５）及び式（６）より、例えば、ｋ＝１の場合はＳ１＝１、Ｓ２＝２となり、ｋ＝２の場合はＳ２＝２、Ｓ２＝４となる。
【０１０８】
その後、Ｓ４０５に移行し、液滴噴射制御部３５１によりタイミングを合わせてインク噴射部３１４ａ，３１４ｂにインク液滴を噴射させるべくＳ４０４において決定されたインク噴射部３１４ａ，３１４ｂの夫々が噴射するインク液滴の数に合わせてパルス出力部３５３により駆動パルスを生成する。そして、生成した駆動パルスをインク噴射部３１４ａ，３１４ｂの個別電極３３５に出力する。インク噴射部３１４ａ，３１４ｂは制御部３２０から入力されたパルスに基づいてインク液滴を噴射する。
【０１０９】
次に、階調制御する場合のインク噴射ユニット３１３による印刷結果について図２７を参照しつつ説明する。図中の矢印（イ）は用紙４１の搬送方向を示している。また、用紙４１上のマス目は、インク噴射ユニット３１３によって噴射される合体インク液滴３５７，３５８の各着弾位置Ｖ〜Ｙと、インク噴射ユニット３１３が１回合体インク液滴３５７，３５８を着弾させる際に搬送される用紙４１の搬送距離との関係を示している。
【０１１０】
インク噴射ユニット３１３は、図２７に示すように、Ｖ〜Ｙの着弾位置となる用紙の搬送方向と平行な互いに等間隔の直線と図２７中に１点鎖線で描かれた用紙の搬送方向に向うジグザグ線Ｚとが交わる交点に合体インク液滴３５７、３５８を着弾させている。つまり、本実施の形態においては、用紙に対してインク液滴を噴射する機会をＶ〜Ｙの順に与えている。
【０１１１】
合体インク液滴３５７，３５８の体積はそれぞれ６ｐｌ、１２ｐｌである。つまり、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂから噴射されるインク液滴の数の和はそれぞれ３、６となり（図２５参照）、制御部３２０はこれらを適宜選択することにより３階調の階調印刷を実現している。また、インク噴射ユニット３１３は、２つのインク噴出部３１４ａ，３１４ｂを備えることで、用紙４１の搬送方向において４つのインク噴射部を備える場合と同等の印刷範囲の印刷を行っている。なお、これらはインク噴射ユニット３１３による階調制御を行っていない場合でも同様である。
【０１１２】
以上、第３実施の形態によると、第１及び第２の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、インクジェットヘッド３０９のヘッド本体３００において、２列の圧力室列のうち、図１６に示すように下側に位置する圧力室列に属する圧力室３１０がインク噴射部３１４ａに含まれ、上側に位置する圧力室列に属する圧力室３１０がインク噴射部３１４ｂに含まれているので、インク噴射ユニット３１３をヘッド本体３００の延在方向に高密度に配置させることができる。つまり、第１及び第２実施の形態のインク噴射ユニット１３と比較すると、本実施の形態におけるインク噴射ユニット３１３は、インク噴射部３１４ａ，３１４ｂの圧力室３１０はいずれもヘッド本体３００の延在方向に直交する方向に配置されているため、ヘッド本体３００の延在方向における幅をヘッド本体１００と同じ幅にしたときに、インクヘッド本体３００はヘッド本体１００に対してインク噴射ユニット３１３を約２倍備えることが可能となる。これに伴って各圧力室３１０と連通するノズル８もヘッド本体１００のノズル８に数に比べて約２倍の数となり、そのノズル８間隔が小さくなる。したがって、インクジェットヘッド３０９を用いると、より高画質画像の印刷が可能となる。また、パルス幅の立ち上がりの間隔が２ＡＬに等しく各パルス幅がＡＬに等しいので、先に噴射されたインク液滴による残余圧力波及び圧力室３１０の容積を拡大させることで生じる負の圧力波を利用して、後に噴射されるインク液滴の液滴速度を簡単に増加させることができる。
【０１１３】
（第４の実施の形態）
以下、本発明の第４の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【０１１４】
インクジェットヘッド５０９について、図２８〜図３１を参照しつつ説明する。図２８は、本発明の第４の実施の形態によるインクジェットヘッド５０９のヘッド本体の拡大平面図である。図２９は、図２８に示すｊ−ｊ線における部分断面図である。図３０は、図２８に示すｋ−ｋ線における部分断面図である。図３１は、図２８に示すｌ−ｌ線における部分断面図である。
【０１１５】
第４の実施の形態のインクジェットヘッド５０９は、第３の実施の形態のインクジェットヘッド３０９に相当し、それ以外の構成は第３の実施の形態と実質的に同等であるため、以下インクジェットヘッド５０９について説明し、それ以外については説明を省略する。
【０１１６】
インクジェットヘッド５０９は、上述したインクジェットヘッド３０９と同様なラインタイプのヘッドであり、インク液滴を噴射するためのヘッド本体５００が含まれている。ヘッド本体５００は、第３の実施の形態のヘッド本体３００と同様な矩形平面形状を有している。
【０１１７】
図２８〜図３１に示すように、インクジェットヘッド５０９のヘッド本体５００は、流路ユニット５０４と圧電シート５２１ａ，５２１ｂと個別電極５３５ａ、５３５ｂとを有している。流路ユニット５０４は一方向に延在した矩形平面形状を有している。流路ユニット５０４内には、流路ユニット５０４の長手方向に沿って平行に延在されたマニホールド５０５が形成されている。流路ユニット５０４の上面及び内部には、圧電シート５２１ａ，５２１ｂが形成されている。圧電シート５２１ａ，５２１ｂと対向する流路ユニット５０４の内部には、流路ユニットの長手方向に配列された多数の圧力室５１０ａ，５１０ｂが形成されている。また、ヘッド本体５００内には、図２９〜図３１に示すように流路ユニット５０４の各プレートに設けられている孔と圧電シート５２１ａ，５２０ｂと個別電極５３５ａ，５３５ｂとにより、多数のインク噴射ユニット５１３が構成されている。
【０１１８】
次に、噴射ユニット５１３について説明する。噴射ユニット５１３は、制御部３２０に接続されて所望の体積のインク滴を用紙上の所望の位置に着弾させるものである。噴射ユニット５１３は、ヘッド本体５００の延在方向に沿うように連続して配置されている。また、噴射ユニット５１３は、ヘッド本体３００の各プレートの積層方向に沿って配置された２つのインク噴射部５１４ａ，５１４ｂを有している。また、ヘッド本体３００は、前述と同様にインク噴射面２を有している。
【０１１９】
次にインク噴射部５１４ａ，５１４ｂについて説明する。図３０に示すように、インク噴射部５１４ａ，５１４ｂは、夫々が独立して所望のタイミング及び速度でインク液滴を噴射するものである。インク噴射部５１４ａは、ノズル８と流路ユニット５０４の上方に形成された圧力室５１０ａと、圧力室５１０ａに対向する位置に形成された圧電シート５２１ａと、圧電シート５２１ａの上面に形成された個別電極５３５ａとを有している。一方、インク噴射部５１４ｂは、ノズル８と流路ユニット５０４の内部に形成された圧力室５１０ｂと、圧力室５１０ｂに対向する位置に形成された圧電シート５２１ｂと、圧電シート５２１ｂの上面に形成された個別電極５３５ｂとを有している。ノズル８は、先細形状の先端を有するインク液滴の噴射口であり、圧力室５１０ａ，５１０ｂをそれぞれ介してマニホールド５０５と連通している。図２９において、２つのインク噴射部５１４ａ，５１４ｂは、ノズル８から用紙に向けて噴射されるインク液滴の噴射方向、すなわち、インク噴射面２に対して垂直方向に関して、互いに対向している。また、ノズル８におけるインク液滴の噴射角度は、インク噴射部５１４ａ，５１４ｂの双方から噴射されるインク液滴の飛翔軌道が空中で交差するように決められている。
【０１２０】
流路ユニット５０４に形成された圧力室５１０ａ，５１０ｂは、角部が丸い略長方形平面形状を有しており、その長手方向が流路ユニット５０４の短手方向に平行である。圧力室５１０ａ，５１０ｂの一端は、ノズル８に連通しており、他端はマニホールド５０５に連通している。これにより、マニホールド５０５には、ノズル８に連通して圧力室５１０ａ，５１０ｂ毎に形成された個別インク流路７ａ，７ｂが接続されている。
【０１２１】
図２９〜図３０から分かるように、各ノズル８は、圧力室５１０ａ，５１０ｂを介してマニホールド５０５と連通している。すなわち、マニホールド５０５の出口から圧力室５１０ａ，５１０ｂを経てノズル８に至る２つの流路が構成されている。このようにして、ヘッド本体５００には、個別インク流路７ａ，７ｂが圧力室５１０ａ，５１０ｂ毎に形成されている。これら個別インク流路７ａ，７ｂは、インク噴射ユニット５１３のインク噴射部５１４ａ，５１４ｂのそれぞれに含まれている。
【０１２２】
流路ユニット５０４は、図２９〜図３１に示すように、上から第１アクチュエータプレート５２２、第１キャビティプレート５２３、第１サプライプレート５２４、第２キャビティプレート５２５、第２アクチュエータプレート５２６、第２サプライプレート５２７、第３サプライプレート５２８、マニホールドプレート５２９及びノズルプレート５３０の合計９枚のシート材が積層された積層構造を有している。
【０１２３】
第１アクチュエータプレート５２２は、第１キャビティプレート５２３に形成された圧力室５１０ａを構成する孔の上部を塞ぐ金属プレートである。第１キャビティプレート５２３は、圧力室５１０ａを構成する孔が圧電シート５２１ａに対向する領域に設けられた金属プレートである。第１サプライプレート５２４は、第１キャビティプレート５２３の１つの圧力室５１０ａについて、マニホールド５０５から圧力室５１０ａへの連絡孔及び圧力室５１０ａからノズル８への連絡孔がそれそれ設けられた金属プレートである。第２キャビティプレート５２５は、第１キャビティプレート５２３の１つの圧力室５１０ａについて、マニホールド５０５から圧力室５１０ａへの連絡孔及び圧力室５１０ａからノズル８への連絡孔に加え、個別電極５３５ｂ及び圧電シート５２１ｂが内在する空隙を構成する孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。第２アクチュエータプレート５２６は、第１キャビティプレート５２３の１つの圧力室５１０ａについて、マニホールド５０５から圧力室５１０ａへの連絡孔及び圧力室５１０ａからノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。第３キャビティプレート５２７は、第１キャビティプレート５２３の１つの圧力室５１０ａについて、マニホールド５０５から圧力室５１０ａへの連絡孔及び圧力室５１０ａからノズル８への連絡孔に加えて、圧力室５１０ｂを構成する孔が圧電シート５２１ｂに対向する領域にそれぞれ設けられた金属プレートである。第２サプライプレート５２８は、第１及び第３キャビティプレート５２３、５２７の１つの圧力室５１０ａ，５１０ｂについて、マニホールド５０５から圧力室５１０ａ，５１０ｂへの連絡孔及び圧力室５１０ａ，５１０ｂからノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート５２９は、マニホールド５０５に加え、第１及び第３キャビティプレート５２３、５２７の１つの圧力室５１０ａ，５１０ｂについて、圧力室５１０ａ，５１０ｂからノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート５３０は、第１及び第３キャビティプレート５２３、５２７の１つの圧力室５１０ａ，５１０ｂについて、ノズル８がそれぞれ設けられた金属プレートである。
【０１２４】
これら９枚のプレート５２２〜５３０は、図２９〜図３１に示すような個別インク流路７ａ，７ｂが形成されるように、互いに位置合わせして積層されている。これら個別インク流路７ａ，７ｂは、マニホールド５０５からまず上方に向かい、圧力室５１０ａ，５１０ｂにおいて水平に延在し、垂直下方にノズル８へと向かう。
【０１２５】
このような構成により、圧力室５１０ａが流路ユニット５０４の上部側に形成され、圧力室５１０ｂが圧力室５１０ａより下方側であって流路ユニット５０４の内部に形成されている。つまり、圧力室５１０ａと圧力室５１０ｂとが図３１に示すように互いにインク噴射面２に対して垂直方向であって各プレートの積層方向に関して、実質的に全域において互いに重なるように形成されている。また、圧電シート５２０ａ，５２０ｂも各圧力室５１０ａ，５１０ｂに対応するように、圧電シート５２０ａが流路ユニット５０４の上面に形成され、圧電シート５２０ｂが流路ユニット５０４の内部であって圧力室５１０ｂと対向する位置に形成されている。なお、個別電極５３５ａ，５３５ｂも圧電シート５２０ａ，５２０ｂに対応してそれらの上面に形成されている。こうして、各プレートの積層方向に沿って配置されたインク噴射部５１４ａ，５１４ｂからなるインク噴射ユニット５１３を有したヘッド本体５００が構成されている。
【０１２６】
なお、圧電シート５２０ａ，５２０ｂ及び個別電極５３５ａ，５３５ｂは前述した圧電シート３２１及び個別電極３３５と同じ材料から形成されており、同じ機能を有している。個別電極５３５は制御部３２０から配線された図示しない信号線に接続されており、制御部３２０はこの信号線を介して個別電極５３５の電位を制御することができる。なお、圧電シート５２１と第１及び第２アクチュエータプレート５２２，５２６は前述したユニモルフタイプと同じ駆動機構となっている。こうして、第４の実施の形態のインクジェットヘッド５０９は第３の実施の形態と同様に各インク噴射部５１４ａ，５１４ｂからノズル８を介してインク液滴を噴射し、合体インク滴を用紙に対して着弾させる。
【０１２７】
以上、第４の実施の形態のインクジェットヘッド５０９によると、第１及び第２の実施の形態によるインクジェットヘッド９より、ノズル８の間隔を小さくしつつ、第３の実施の形態によるインクジェットヘッド３０９より、ヘッド本体５００の延在方向と直交する方向に関してインクジェットヘッド５０９の幅を小さくすることが可能となる。つまり、インクジェットヘッド５０９のヘッド本体５００において、２つの圧力室５１０ａ，５１０ｂが実質的に全域において流路ユニット５０４を構成する各プレートの積層方向に関して重なるように配置されており、インク噴射ユニット５１３を構成する２つのインク噴射部５１４ａ，５１４ｂがインク噴射面２の面方向に平行な方向に並設されていない。そのため、第３の実施の形態によるインクジェットヘッド３０９と同じノズル８の間隔を有していても、インク噴射面２の面方向におけるヘッド自体のサイズを小さくすることができる。
【０１２８】
以上、本発明の第１〜第４の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、第１〜第４の実施の形態では、インク噴射ユニットの２つのインク噴射部が隣接して配置される構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、２つのインク噴射部が噴射するインク液滴の飛翔軌道が交差すればどのような配置であってもよい。例えば、２つのインク噴射部間に一定の距離をもって配置される構成でもよいし、２つのインク噴射部が水平方向または垂直方向に所定の角度を有して配置される構成でもよい。
【０１２９】
また、第１の実施の形態では、インク噴射ユニット１３が着弾させる合体インク液滴の体積を変化させず、階調制御を行わない構成であるが、インク噴射ユニット１３が着弾させる合体インク液滴の体積を変化させて階調制御を行う構成でもよい。逆に、第２の実施の形態では、インク噴射ユニット１３が着弾させる合体インク液滴の体積を変化させて階調制御を行う構成であるが、インク噴射ユニット１３が着弾させる合体インク液滴の体積を変化させず、階調制御を行わない構成でもよい。
【０１３０】
第３及び第４実施の形態では、インクジェットヘッド３０９，５０９はラインタイプのヘッドとなっているが、第２の実施の形態のようにシリアルタイプのヘッドであってもよい。
【０１３１】
さらに、第１〜第４の実施の形態では、インク噴射部１４ａ，１４ｂが噴射するインク液滴の体積を固定にし、噴射するインク液滴の数を変化させて合体インク液滴の体積を制御する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、２つのインク噴射部から噴射されるインク液滴の体積を変化させて合体インク液滴の体積を制御する構成にしてもよい。このとき着弾位置に拘わらず同じ体積のインク液滴が着弾するように制御すれば、高解像度の画像が形成可能になる。また、着弾位置に拘わらず任意の体積のインク液滴が着弾するように制御すれば細やかな階調表現が可能になる。尚、噴射するインク液滴の体積は、インク噴射時に生成される極小のインク液滴を打ち落とすためのインク噴射部を別個に備え、この極小のインク液滴を打ち落とすか否かを選択すること等で制御可能である。
【０１３２】
さらに、第１及び第２の実施の形態では、隣接する噴射ユニット１３におけるＡとＥとの間隔は、Ａ〜Ｅの各間隔と同じになる構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、例えばＥ側に隣接する噴射ユニット１３におけるＡがＣとＤとの間に位置し、Ａ側に隣接する噴射ユニット１３におけるＥがＢとＣとの間に位置するような構成でもよい。この場合、倍の解像度の画像が形成可能となる。さらに、インク噴射部１４ａ、１４ｂを近接して設け、インク液滴がノズルから分離する前に双方のインク液滴が接触するようにしてもよい。また、第３の実施の形態では、隣接する噴射ユニット３１３におけるＶとＹとの間隔は、Ｖ〜Ｙの各間隔と同じになる構成であるが、例えば、Ｙ側に隣接する噴射ユニット３１３におけるＶがＷとＸとの間に位置し、Ｖ側に隣接する噴射ユニット３１３におけるＹがＶとＷとの間に位置するような構成でもよい。これにより、より高解像度の画像が形成可能になる。
【０１３３】
また、第３の実施の形態では、駆動パルスのパルス幅がＡＬになっているが、駆動パルス間隔をＡＬにしているのであれば、特にパルス幅をＡＬにしなくてもよい。また、第４の実施の形態の２つの圧力室５１０ａ，５１０ｂは一部において重なっていてもよい。また、第３の実施の形態においては、噴射ユニット３１３を構成する一対のインク噴射部３１４ａ，３１４ｂの２つの圧力室３１０は、これら圧力室３１０の中心を結ぶ直線（第２の直線）が複数のノズル８が位置する直線（第１の直線）と直交するように配置されているが、これに限られることなく、インク噴射部３１４ａとインク噴射部３１４ｂの２つの圧力室３１０が第１の直線によって隔てられて配置されるのであれば、これら２つの圧力室３１０は、それらの中心を結ぶ第２の直線が第１の直線と異なる角度で交差するように配置されていてもよい。
【０１３４】
加えて、第１及び第２の実施の形態で説明したインクジェットプリンタ１と同様に構成された液滴噴射装置において、噴射媒体として導電ペーストを用いることにより、極めて微細な電気回路パターンを印刷したり、或いは、噴射媒体として有機発光体を用いることにより有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＯＥＬＤ）などの高精細ディスプレイデバイスを作成したりすることもできる。そのほか、微小なドットを被印刷媒体上に形成する用途であれば、極めて広範に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液滴噴射装置を含むインクジェットプリンタの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すヘッド本体のインク噴射面の外観図である。
【図３】図１に示すヘッド本体の図２におけるIII−III線の部分断面図である。
【図４】図１に示すヘッド本体の図２におけるIV−IV線の部分断面図である。
【図５】図２に示すインク噴射ユニットが噴射するインク液滴の着弾位置を示した図である。
【図６】図２に示すインク噴射ユニットの噴射状態を示した図である。
【図７】図２に示すインク噴射ユニットの噴射状態を示した図である。
【図８】図２に示すインク噴射ユニットの噴射状態を示した図である。
【図９】図１に示す制御部の動作手順を示したフローチャートである。
【図１０】図２に示すインク噴射ユニットによる印刷結果を示した図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態によるヘッド本体が有するインク噴射面の外観図である。
【図１２】図１１に示すヘッド本体を制御する制御部の機能ブロック図である。
【図１３】図１１に示すインク噴射ユニットのインク噴射部が噴射するインク液滴の数、体積及び着弾位置の関係を示した図である。
【図１４】図１２に示す制御部の動作手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１１に示すインク噴射ユニットによる印刷結果を示した図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態によるインクジェットヘッドのヘッド本体の拡大平面図である。
【図１７】図１６に示すｈ−ｈ線における部分断面図である。
【図１８】図１６に示すｉ−ｉ線における部分断面図である。
【図１９】図１６に示すヘッド本体を制御する制御部の機能ブロック図である。
【図２０】図１６に示すインク噴射ユニットが噴射するインク液滴の着弾位置を示した図である。
【図２１】図１６に示すインク噴射ユニットの個別電極に出力する駆動パルスの波形を示す図である。
【図２２】インク液滴速度曲線を示すグラフである。
【図２３】第１変形例の駆動パルスの波形を示す図である。
【図２４】第２変形例の駆動パルスの波形を示す図である。
【図２５】図１６に示すインク噴射ユニットのインク噴射部が噴射するインク液滴の数、体積及び着弾位置の関係を示した図である。
【図２６】図１９に示す制御部の動作手順を示すフローチャートである。
【図２７】図１６に示すインク噴射ユニットによる印刷結果を示した図である。
【図２８】本発明の第４の実施の形態によるインクジェットヘッドのヘッド本体の拡大平面図である。
【図２９】図２８に示すｊ−ｊ線における部分断面図である。
【図３０】図２８に示すｋ−ｋ線における部分断面図である。
【図３１】図２８に示すｌ−ｌ線における部分断面図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  インクジェットプリンタ
４  流路ユニット
５  マニホールド
８  ノズル
９  インクジェットヘッド
１０  圧力室
１３  インク噴射ユニット
１４ａ，１４ｂ  インク噴射部
２０  制御部
２１  圧電シート
３５  電極
４１  用紙
５１  噴射制御部
５２  液滴数制御部
５３  パルス出力部
１００  ヘッド本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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